两小儿辩日的问题解答（对两小儿辩日问题的正确解析）
2023-02-13 15:27:24洅徊头邋遢
《两小儿辩日》这篇古文我们都读过。一个说太阳早晨近，中午远，其理由是早晨的太阳大，中午的太阳小；而另一个却说太阳早晨远，中午近，因为早晨的太阳没有中午的太阳热。根据人们的日常观察和体验，似乎二者都有道理。同一条件对应两个相反的结果或者同一结果对应两个相反的条件，这种互相矛盾的问题连孔子这个博学多知的圣人都无法说明白。这个问题我们当时也感到困惑，不仅语文老师解不了惑，连物理老师和地理老师都未能讲清楚。直到学完高中课程，对这个问题也只能胡里胡涂地解释个大概。那么，这个问题到底是怎么回事呢？
首先要肯定的是，在同一天的早晚和中午，太阳距地球上同一地点的距离差别最多不会超过地球半径。太阳距地球一亿四千九百多万公里，这个距离即使有几千公里的变化，对太阳光的热力和太阳视角大小的影响也是微不足道的，我们根本感觉不出来。接下来我们就来说说太阳中午热，早晚凉的原因。晴天的夜晚，天空云层覆盖少，地面和大气向宇宙空间辐射热量，使地表温度和气温下降，在气温较低时，人体晒着太阳就不觉得那么热，所以就会觉得早晨的太阳没有中午的太阳热。这是其一，但不是主要的因素。太阳光在到达地面之前，要先经过几千公里厚的大气层，大气层会吸收太阳光四分之三左右的热量，经过大气层的路径越长，被吸收的热量就越多，到达地面的热量就越少，我们感到太阳光的热力就越弱。请看下图：
图中，OA和OE都等于6368公里(地球平均半径)，BA和CE都等于1000公里(主要吸热大气厚度)。CA为早晚太阳光经过的路径，BA为中午太阳光经过的路径。OC＝OE＋CE＝7368公里。∠CAO可近似看作直角，根据勾股定理可算出CA的长度为3706公里。由此可知，CA的长度是BA的3.7倍，也就是说太阳光经过大气层的路早晚是中午的3.7倍，这就造成了太阳光早晚到达地面的热量比中午少得多，所以太阳光早晚较凉，中午较热，即“日初出沧沧凉凉，而日中则如探汤”。这是其二，也是最主要的因素。根据这一原理，同样可以解释夏至天的太阳比冬至天的太阳要炽烈得多的原因。
然后我们再来说早晚的太阳看起来大，中午的太阳看起来小的原因。我们知道，大气层的对流层中有大量的水汽和尘埃，水汽和尘埃共同形成的透明气溶胶会吸收太阳光中的短波成份(紫、蓝、青、绿)，波长越短吸收率越大，而对波长较长的红光则吸收率较低。白光是多种不同颜色的可见光按一定比例复合而成的，如果红光成份较多，颜色则偏红，反之则偏白。太阳高度角越接近90度，太阳光经过对流层的路径就越短，被吸收的短波成份就越少，太阳光就越白。太阳高度角越接近0度(与地平线平行)，太阳光经过对流层的路径就越长，被吸收的短波成份就越多，而以红光为主的长波成份就相对保留得越多，太阳光也就越红。这就是早晚太阳红、中午太阳白的原因。
太阳光的颜色与太阳的结构有关，越往太阳中心，亮度越高，颜色越白；越往太阳边沿，亮度越低，颜色越红。在日全食的时候，太阳中间最亮最白的部份被月亮挡住，我们用肉眼便能见到一个很鲜艳的粉红色光环。
Ⅰ和Ⅱ部分为中午看到太阳的部分，从Ⅰ到Ⅳ为早晚看到太阳的部分
中午太阳当顶时，太阳光经过对流层的路径短，对太阳中间强烈的短波光线削减得少，使我们无法直视太阳，瞳孔收得很小，在中间强光的掩蔽效应下，我们就看不到太阳外围较暗的红色部分。而早晚的太阳光因为经过对流层的路径较长，中间强烈的短波光线被大大削弱，而外围的长波光线却削减得少，使我们可以直视太阳而不觉得太刺眼，我们的瞳孔也就放得较大，使我们能够看到太阳外围较暗的红色部份。这就相当于我们同时看到了日全食时太阳被月亮挡住的中间部份和未被月亮挡住的粉红色光环部份，这就让我们觉得早晚的太阳有时比中午的太阳大了一两倍，即“日初出大如车盖，而日中则小如盘盂”。
除此之外，红光更容易发生衍射，太阳光在经过较长路径的对流层时，就象通过一层毛玻璃，使我们看到一个向四周均匀扩展了的红色圆球。另外还一种现象不知各位观察到没有，就是同样是早晚的太阳，有时显得特别地大，象一块烧红的大铁盘，而有时仅仅是比中午的太阳稍大一点点。当太阳显得越大时，其颜色就越鲜艳，粉嘟粉嘟地，很是悦目。人的眼睛看到鲜艳的东西容易产生错觉，好象一跳一跳的，这也会使我们觉得粉红色的太阳更大。当然，还有人认为早晚的太阳因高度角低，在山体和树木的配衬下显得大，这也是一个因素，但不是主要的。现在我们就明白了：早晚的太阳不如中午的太阳炽烈，是因为太阳光经过大气层的路径，早晚比中午长，被大气层吸收掉的热量更多之故。早晚的太阳比中午的太阳看起来大，是因为早晚我们能看到太阳外围的红色较暗部份，而中午却只能看见中间最亮的部份。知识无限，多学多思多观察，总会让我们获得更多的乐趣和进益。
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